F11-1 Karakterisasi Transisi Regime Aliran 2 Fase (Gas-Liquid) Dalam Round Canal dan Rectangular Canal Aloysius Yuli Widianto Jurusan Teknik Kimia-Fakultas Teknik Universitas Surabaya Gedung TG 5 Jl. Raya Kalirungkut-Tenggilis Surabaya Email : Aloy_sius_yw@ubaya.ac.id Abstract In design of micro-reactor for gas-liquid reactions topic, it is needed to well known the flow pattern of 2 phases gas-liquid within canal in micro dimensional. The present study investigates the effect of canal diameter and shape (round canal and rectangular canal with aspect ratio 1) to flow regime transitions for 2 phases flow. The experiment will be conducted with the diameters ranging from 0,6 – 1 mm, the variables of gas and liquid velocity range from 0.1 m/s – 100 m/s and 0.01 m/s – 10 m/s respectively. The flow patterns: bubble, slug, slug annular, annular, and churn are observed by CCD camera. The result will be compared with the Damianides and Westwater correlations and also Weisman correlations. Flow regime transition for 2 phases flow at variables gas and liquid velocity are presented in the experiment. Keyword: flow regime transition, round canal, rectangular canal Pendahuluan Ketika mendesain suatu sistem yang melibatkan aliran 2 fase dalam micro canal, adalah sangat penting untuk memiliki pengetahuan extensive regime aliran 2 fase dan pressure drop. Karakteristik aliran 2 fase dalam micro canal sangat berbeda dengan aliran yang terbentuk dalam system macro canal. Study yang extensive tentang aliran 2 fase gas-liquid dalam micro canal dengan geometri yang berbeda telah dilakukan oleh sejumlah peneliti pada satu decade terakhir ini. Regime aliran 2 fase yang diteliti oleh sejumlah peneliti tersebut memberikan informasi bahwa regime aliran gas- liquid dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain : laju alir volumetric fluida, properti-properti fluida yang digunakan, sudut kemiringan canal terhadap posisi horizontal, bentuk geometri canal, serta ukuran canal/diameter. Penelitian ini bertujuan mempelajari karakterisasi transisi regime aliran 2 fase gas-liquid dalam canal berpenampang persegi dan lingkaran dengan harapan dari hasil penelitian ini akan diperoleh informasi berkaitan dengan aturan-aturan design dari micro reactor. Penelitian terdahulu Aliran fluida 2 fase memiliki pressure drop yang lebih besar daripada aliran fluida 1 fase. Penggunaan fase kedua dalam sistem aliran fluida akan menyebabkan pengecilan flow area kedua fase sehingga menyebabkan peningkatan nilai pressure drop yang sangat besar. Boelter dan Kepner menyatakan bahwa penggunaan sejumlah kecil liquid dalam aliran gas menyebabkan peningkatan pressure drop sebesar 15 %. Sejumlah liquid tersebut masuk kedalam aliran gas pada bagian dasar atau di sekitar keliling tube / canal, kemudian terbentuk riak / gelombang-gelombang kecil akibat adanya tekanan gas pada fase liquid, dan pada bagian ini terjadi hilang energi yang cukup besar pada fase gas. Lockhard dan Martinelli melakukan serangkaian percobaan pada canal dengan diameter yang berbeda, dan berhasil menemukan hubungan empiris antara pressure drop 2 fase dan kecepatan superficial gas. Alves menemukan beberapa pola aliran yang berbeda yang pembentukannya dipengaruhi oleh kecepatan superficial gas dan liquid. Hasil penelitiannya menyatakan bahwa informasi tentang pola aliran dan regime aliran sangat diperlukan dalam proses perhitungan pressure drop 2 fase. Regime aliran tertentu terbentuk dengan kombinasi dari kecepatan fase gas dan liquid yang dipengaruhi juga oleh beberapa faktor seperti percepatan gravitasi, shear (inersia) dan tegangan permukaan. Mekanisme aliran dalam round tube dan rectangular tube dengan diameter yang kecil berbeda dari mekanisme aliran yang terjadi pada tube dengan bentuk yang sama dengan diameter yang lebih besar terutama berkaitan dengan besarnya gaya relatif yang bekerja pada sistem aliran tersebut. Wambsganss et al meneliti pola aliran dan transisi regime aliran dalam single canal rectangular dengan aspek rasio 6 dan 0,167 serta Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” ISSN 1693 – 4393 Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia Yogyakarta, 22 Februari 2011